一种丙烷催化燃烧铂基催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种丙烷催化燃烧铂基催化剂及其制备方法，包括：载体、活性金属和活性助剂；其中，丙烷催化燃烧铂基催化剂呈泡沫状，所述载体为泡沫状整体式全硅分子筛；所述活性金属为贵金属Pt，所述活性金属的质量含量为所述载体的0.5

【技术实现步骤摘要】
一种丙烷催化燃烧铂基催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，更确切地说，它涉及一种丙烷催化燃烧铂基催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的进步，人民生活水平的提高，以工业生产排放和汽车尾气为主要来源的挥发性有机化合物(VOCs)污染问题日益凸显。相对于含氧或者其它的不饱和烷烃，饱和的低碳烷烃如丙烷的治理则相对困难。此外，催化剂在使用过程中都不可避免含有水蒸气，这就对于催化剂的设计提出了更高的要求。
[0003]与氧化物催化剂相比，贵金属催化剂具有更佳的反应性能，可在低温下实现丙烷的完全氧化，从而降低丙烷治理所需的能耗。
[0004]虽然贵金属催化剂具有一定的耐水性能，但是水的存在对于催化剂反应性能的影响仍不容忽视。硫酸盐改性的Pt
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SO42
‑
/ZrO2催化剂，当S浸渍比例为5％，500℃煅烧后得到的Pt
‑
5SO42
‑
/ZrO2可在300℃实现丙烷的完全转化；但是反应气中加入5％的水蒸气可导致转化率下降。
[0005]使用含氟的载体，也可以提高催化剂的耐水性能。如Pt/AlF3催化剂，Pt浸渍比例为1％时，对丙烷的催化燃烧具有较好的催化活性。当反应气氛中含有2.5％水汽时，也可以保持一定的稳定性；但在高温、水汽条件下，AlF3仍有发生水解、生成HF的可能，从而导致设备腐蚀、限制了在实际中的应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种丙烷催化燃烧铂基催化剂及其制备方法。
[0007]第一方面，提供了一种丙烷催化燃烧铂基催化剂，包括：载体、活性金属和活性助剂；
[0008]其中，丙烷催化燃烧铂基催化剂呈泡沫状，所述载体为泡沫状整体式全硅分子筛；所述活性金属为贵金属Pt，所述活性金属的质量含量为所述载体的0.5
‑
3wt.％；所述活性助剂为过渡金属氧化物，所述活性助剂的质量含量为所述载体的0.01
‑
5wt.％。
[0009]作为优选，活性金属Pt选择性负载于活性助剂过渡金属氧化物上，其粒径为0.5nm
‑
2nm，并且活性助剂过渡金属氧化物以无定型的形式存在。
[0010]作为优选，活性金属Pt和活性助剂过渡金属氧化物封装于全硅分子筛的孔道中。
[0011]第二方面，提供了一种如第一方面任一所述的丙烷催化燃烧铂基催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
[0012]S1、将具有一定形状和体积的有机聚合物用液体碱溶液处理，并调节pH值在8
‑
12的范围，接着将处理好的有机聚合物置于水热釜中；
[0013]S2、将全硅分子筛的前驱体和模版剂混合均匀，待水解完全后加入活性金属Pt的
前驱体和活性助剂过渡金属盐，然后将混合溶液加入装有有机聚合物的水热釜中；
[0014]S3、在80
‑
200℃的温度下晶化24
‑
96小时，并用水和乙醇洗涤、烘干；
[0015]S4、晶化完成后经400
‑
600℃空气焙烧，焙烧时间为4
‑
12小时，最后得到丙烷催化燃烧铂基催化剂。
[0016]作为优选，S1中，所述有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯(PU)、聚碳酸脂(PC)和聚酰胺(PA)中的一种或一种以上。
[0017]作为优选，S2中，所述全硅分子筛的前驱体为正硅酸甲酯(TMOS)，正硅酸乙酯(TEOS)，硅酸钠和硅溶胶中的一种或一种以上；所述模板剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、抗坏血酸和聚醚(Pluronic F
‑
127)中的一种或一种以上。
[0018]作为优选，S2中，所述活性金属Pt的前驱体为硝酸铂、氯铂酸、醋酸铂、乙酰丙酮铂中的一种或一种以上；活性助剂为过渡金属Co、Zr、Ni、Fe、Mn中一种或一种以上，活性助剂过渡金属盐为硝酸盐、醋酸盐、氯化物、柠檬酸盐中的一种或一种以上。
[0019]作为优选，S4中，有机聚合物骨架模版在空气焙烧后被完全脱除。
[0020]作为优选，S1中，所述液体碱溶液包括浓氨水，NaOH、KOH溶液中的一种或一种以上；液体碱溶液的浓度为1
‑
3mol/L，处理时间为3
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6小时。
[0021]第三方面，提供了一种如第一方面所述的丙烷催化燃烧铂基催化剂在大风量丙烷治理的应用。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术采用泡沫状整体式全硅分子筛作为催化剂载体，充分利用了全硅分子筛(S
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1)的疏水性能，制备的催化剂具有氧化活性高、稳定性好的特点，可在较温和条件下将丙烷完全转化成CO2和H2O。此外，本专利技术提供的催化剂的制备方法步骤简单，丙烷氧化净化效果好，适合工业生产及应用。
附图说明
[0023]图1为一种丙烷催化燃烧铂基催化剂的制备方法流程图。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术。应当指出，对于本
的普通人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
[0025]实施例1：
[0026]将聚氨酯用2MNaOH在室温预处理6h后，用去离子水洗净，800℃烘干后备用。取13g四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液(25wt％)在室温下溶于18g去离子水，然后在连续搅拌条件下滴加8.32g正硅酸四乙酯(TEOS)。反应6h后，TEOS完全水解后，加入硝酸铂和硝酸钴溶液，用NaOH调节pH值为10。将预处理的聚氨酯放入上述混合溶液中后，一起放入水热釜中，在170℃保持96h后，用水和乙醇洗涤后，空气气氛下、550℃空气中煅烧8h得到PtCo@MFI
‑
P。Pt含量1.0wt％，Co含量0.2wt.％。
[0027]实施例2：
[0028]将聚氨酯用2MNaOH在室温预处理6h后，用去离子水洗净，800℃烘干后备用。取13g
四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液(25wt％)在室温下溶于18g去离子水，然后在连续搅拌条件下滴加8.32g正硅酸四乙酯(TEOS)。反应6h后，TEOS完全水解后，加入硝酸铂和硝酸镍溶液，用NaOH调节pH值为10。将预处理的聚氨酯放入上述混合溶液中后，一起放入水热釜中，在170℃保持96h后，用水和乙醇洗涤后，空气气氛下、550℃空气中煅烧8h得到PtNi@MFI
‑
P。Pt含量1.0wt％，Ni含量0.2wt.％。
[0029]对比例1：
[0030]将聚氨酯用2MNaOH在室温预处理6h后，用去离子水洗净，800℃烘干后备用。取13g四丙基氢氧化铵(TPAOH)溶液(25wt％)在室温下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丙烷催化燃烧铂基催化剂，其特征在于，包括：载体、活性金属和活性助剂；其中，丙烷催化燃烧铂基催化剂呈泡沫状，所述载体为泡沫状整体式全硅分子筛；所述活性金属为贵金属Pt，所述活性金属的质量含量为所述载体的0.5
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3wt.％；所述活性助剂为过渡金属氧化物，所述活性助剂的质量含量为所述载体的0.01
‑
5wt.％。2.根据权利要求1所述的丙烷催化燃烧铂基催化剂，其特征在于，活性金属Pt选择性负载于活性助剂过渡金属氧化物上，其粒径为0.5nm
‑
2nm，并且活性助剂过渡金属氧化物以无定型的形式存在。3.根据权利要求1所述的丙烷催化燃烧铂基催化剂，其特征在于，活性金属Pt和活性助剂过渡金属氧化物封装于全硅分子筛的孔道中。4.一种如权利要求1至3任一所述的丙烷催化燃烧铂基催化剂的制备方法，其特征在于，包括：S1、将具有一定形状和体积的有机聚合物用液体碱溶液处理，并调节pH值在8
‑
12的范围，接着将处理好的有机聚合物置于水热釜中；S2、将全硅分子筛的前驱体和模版剂混合均匀，待水解完全后加入活性金属Pt的前驱体和活性助剂过渡金属盐，然后将混合溶液加入装有有机聚合物的水热釜中；S3、在80
‑
200℃的温度下晶化24
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96小时，并用水和乙醇洗涤、烘干；S4、晶化完成后经400
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【专利技术属性】
技术研发人员：葛春亮，郭耘，张力，王丽，陈彪，郭杨龙，胡达清，詹望成，戴豪波，蒋翔，
申请(专利权)人：浙江天地环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：